(57)【要約】【課題】  流体配管類の曲げＲを小さくすることなく、燃料電池システムを配置する際のスペース利用効率を向上させる。【解決手段】  車両床下における車体骨格フレームの下面にサブフレーム１を取り付け、このサブフレーム１上に燃料電池３を設置する。燃料電池１の車両前方側のサブフレーム１上には、燃料電池３の流体配管接続部１１に、空気配管１３を介して接続する空気系部品５，純水配管１５を介して接続する純水系部品７および、冷却水配管１７を介して接続する冷却水系部品９を配置する。冷却水配管１７の屈曲部１７ａの内側であって、流体接続部１１の近傍の燃料電池３の側面には、燃料電池３が発電する電力を遮断する電力遮断装置１９（ＪＢ）を配置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に流体配管を接続する流体配管接続部を設け、前記燃料電池が発電する電力の供給を遮断する電力遮断装置を、前記燃料電池の前記流体配管接続部と同じ側の側面と前記流体配管との間に配置することを特徴とする燃料電池システムの配置構造。
【請求項２】
前記電力遮断装置を、前記燃料電池に固定することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムの配置構造。
【請求項３】
前記燃料電池を車両に設けたシステム搭載部材に搭載し、前記燃料電池の前記流体配管接続部側の前記システム搭載部材上に、前記流体配管接続部に前記流体配管を介して接続する流体系部品を配置することを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池システムの配置構造。
【請求項４】
前記燃料電池を車両の床下に搭載し、車両床面に設けたセンタトンネル下の空間近傍に、前記電力遮断装置を配置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池システムの配置構造。
【請求項５】
前記電力遮断装置と、この電力遮断装置に接続する電気配線との間に、中継部を設けることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料電池システムの配置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムの配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、部品構成が複雑でシステム全体の占有面積が大きくなるため、特に、下記特許文献１に記載されているような、車両の床下に燃料電池を配置するなど、限られたスペースに燃料電池システムを配置する場合には、スペース効率を上げる必要がある。
【０００３】
この際、部品相互間の隙間を極力狭めてスペース効率を上げるには、例えば燃料電池に接続する流体配管類も曲げＲを小さくして部品間を縫うように配置することが考えられる。
【特許文献１】特開２００１−７１７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、燃料電池に対する供給用または排出用の流体配管類は、電気配線類に比較して径が太く、また、圧力損失低減の観点から、スペース効率のために曲げＲを小さくすることは難しい。
【０００５】
本発明は、流体配管類の曲げＲを小さくすることなく、燃料電池システムを配置する際のスペース効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃料電池に流体配管を接続する流体配管接続部を設け、前記燃料電池が発電する電力の供給を遮断する電力遮断装置を、前記燃料電池の前記流体配管接続部と同じ側の側面と前記流体配管との間に配置することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電力遮断装置を、燃料電池の流体配管接続部と同じ側の側面と流体配管との間に配置することで、燃料電池の流体配管接続部近傍の空間を有効に活用することができ、燃料電池システムを配置する際のスペース効率を向上させることができる。
【０００８】
燃料電池に接続する流体配管は、圧力損失の観点、また径の太さから小さな曲げＲを採ることは困難である。このため流体配管を燃料電池近傍に沿って配置しようとしても、燃料電池と流体配管との間には隙間が発生してしまう。また、流体配管は、フレキシブルである程度の長さを持つことが、作業性や変位自由度に対して有利である。
【０００９】
これらのため、燃料電池と流体配管を介して接続する部品は、燃料電池の流体配管接続部の近傍には設置しにくい。つまり、燃料電池の流体配管接続部近傍は、流体配管を接続する部品の設置スペースとしては有効活用しにくい。
【００１０】
そこで、燃料電池の流体配管接続部近傍に、流体配管との接続には関係のない電力遮断装置を配置することで、スペース効率を向上させることができる。
【００１１】
また、燃料電池の内部構造的にも、流体配管と同じ側に電力遮断装置を設置することは、レイアウト性が良く、流体配管接続部近傍から電力を取り出すことは、有利となる場合が多い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる燃料電池システムの配置構造を示す模式化した平面図である。この燃料電池システムは、車両の床下に搭載するもので、床下における図示しない車体骨格フレームの下面にシステム搭載部材としてのサブフレーム１を取り付け、このサブフレーム１上の車両後方側に燃料電池３を設置する。なお、図１中で左側が車両前方である。
【００１４】
上記した燃料電池３の車両前方側のサブフレーム１上には、車幅方向右側から、車幅方向に沿ってかつ車両後方側に向けて斜めとなるように、空気系部品５，純水系部品７および冷却水系部品９を順に配置する。
【００１５】
空気系部品５は、燃料電池３に水素と反応させるための空気を供給するためのもの、純水系部品７は、燃料電池３の固体電解質膜に純水を供給して加湿するためのもの、冷却水系部品９は、燃料電池３の発電による熱を放熱させる冷却水を供給するためのものである。
【００１６】
燃料電池３の車幅方向右側の端部における車両前方側の側面、すなわち空気系部品５と向かい合う側の側面には、流体配管接続部１１を設ける。この流体配管接続部１１に、空気配管１３，純水配管１５および冷却水配管１７のそれぞれの一端を接続し、空気配管１３，純水配管１５および冷却水配管１７のそれぞれの他端を、前記した空気系部品５，純水系部品７および冷却水系部品９に接続する。
【００１７】
上記した空気系部品５，純水系部品７および冷却水系部品９は、流体配管接続部１１に流体配管を介して接続する流体系部品を構成している。
【００１８】
なお、図１中では上記した各配管１３，１５，１７は、いずれも１本の配管で示しているが、実際には、各部品５，７，９から燃料電池３へ流体を供給する流体供給配管と、燃料電池３から各部品５，７，９へ流体を排出する流体排出配管を含んでいる。
【００１９】
空気配管１３は、流体配管接続部１１の車両前方の空気系部品５までほぼ直線状に設置する。純水配管１５および冷却水配管１７は、流体配管接続部１１から前方へ向けて引出し、途中の屈曲部１５ａ，１７ａにて車両左側へ向けて屈曲させ、屈曲後は車幅方向左側に向けて延長している。
【００２０】
そして、上記した冷却水配管１７の屈曲部１７ａの内側であって、流体配管接続部１１の近傍の燃料電池３の側面、すなわち燃料電池３の流体配管接続部１１と同じ側の側面と冷却水配管１７との間のサブフレーム１上に、燃料電池３が発電する電力の供給を遮断する電力遮断装置１９（ＪＢ）を配置している。
【００２１】
電力遮断装置１９は、後述する図３に示してある車両駆動用のモータ３３への電力供給を遮断するものである。
【００２２】
ここで、純水系部品７として例えばポンプなどは、車両床面に設けたセンタトンネル下の空間の上部に配置することが、その下部に配置するタンクに純水を回収する際に有利であり、また絶縁抵抗の確保についても有利であり、その純水配管１５を、燃料電池３の流体配管接続部１１に接続しやすく配置する場合には、図１のように、流体配管接続部１１近傍の純水配管１５と燃料電池３との間に空間が生じる。
【００２３】
また、空気配管１３や冷却水配管１７においては、配管径が太く、大きな曲げＲとフレキシブル性を確保するためにある程度の長さを必要とする。このため、屈曲部１７ａを設けてある冷却水配管１７と燃料電池３との間の流体配管接続部１１近傍に空間が生じる。
【００２４】
そこで、燃料電池３に対して流体配管による接続がない電力遮断装置１９を、燃料電池３の流体配管接続部１１近傍に燃料電池３と密接して配置することで、上記した各流体系の部品５，７，９を配置しづらい流体配管接続部１１近傍の空間を有効に活用することができる。
【００２５】
上記した構成により、システム全体の外側に電力遮断装置１９が突出することがなく、サブフレーム１の外周がより直線的に滑らかになり、本燃料電池システムの車載性を向上することができる。
【００２６】
また、電力遮断装置１９は、サブフレーム１の内側に設置するので、路面干渉の影響も受けにくい。さらに、電力遮断装置１９を設置するためにサブフレーム１を切り欠くなどの処置が不要なので、サブフレーム１の強度悪化を防止できる。
【００２７】
図２は、電力遮断装置１９の燃料電池３に対する固定方法を示している。この電力遮断装置１９は、その両側に設けた取付フランジ１９ａに締結ボルト２１を挿入し、燃料電池３に直接固定する。この構成により、電力遮断装置１９を燃料電池３に固定する際に、電力遮断装置１９と燃料電池３とを電気的に接続する電力接続部２３の固定も同時に行うことができる。
【００２８】
これにより、電力接続部２３の接続をより確実に実施することができる。また、締結ボルト２１によって燃料電池３に直接固定した電力遮断装置１９は、燃料電池３との相対変位を低減できるため、電力接続部２３の信頼性を向上することができる。
【００２９】
また、燃料電池３を防振材などを用いてソフトマウントする場合においても、電力遮断装置１９を燃料電池３に直接固定しているため、電力接続部２３に過大な負荷がかかることを防止できる。さらに、電力遮断装置１９と燃料電池３とを互いに固定しているので、これら両者間を等電位化しやすく、漏電による不具合を防止することができる。
【００３０】
図３は、上記した燃料電池システムを車両２５に搭載した状態を示す模式化した平面図である。なお図３では、前記図１に示してある、空気系部品５，純水系部品７，冷却水系部品９および空気配管１３，純水配管１５，冷却水配管１７，流体配管接続部１１は省略している。
【００３１】
燃料電池システムを車両２５の床下に搭載する際、ここでは車両床面にて車両前後方向に延びるセンタトンネル２７近傍に電力遮断装置１９を配置している。具体的には、電力遮断装置１９の車幅方向の一部を、センタトンネル２７の下部の空間に臨ませ、この空間に沿って電力遮断装置１９から車両前方へ電気配線（高電圧配線）２９を配索している。電気配線２９は、前車輪３１相互間に配置した車両駆動用のモータ３３に接続する。符号３５は、後車輪である。
【００３２】
上記した図３の構成では、センサ信号などを流す低電圧配線に比べて太く曲げＲが大きくなる電気配線２９を、センタトンネル２７を利用して直線状に配索しているので、車室内のスペースへ影響を及ぼすことなく、電気配線２９のモータルームへのルートを確保することが可能となる。また、電気配線２９のルートを直線状としているので、蛇行させるような場合と比べて電気配線２９を短縮することができる。
【００３３】
さらに、電気遮断装置１９は、車幅方向中央のセンタトンネル２７近傍に配置しているので、車両２５の側面から衝撃を受けるような際に、その衝撃を受けにくく破損などの恐れを軽減することができる。
【００３４】
なお、図３では、電気配線２９を、電気遮断装置１９から車両前方へ配策しているが、センタートンネル２７に沿って車両後方へ配索し、図示しない他の電気部品に接続するようにしてもよい。
【００３５】
図４は、本発明の第２の実施形態を示す前記図３に相当する平面図である。この実施形態は、車両２５の床下に燃料電池システムを搭載する際に、センタトンネル２７の下部の空間に中継部３７を設置し、この中継部３７と、センタトンネル２７の側方に配置した電力遮断装置１９とをバスバー３９で接続している。そして、中継部３７から車両前方へセンタトンネル２７に沿って電気配線２９を配索している。
【００３６】
第２の実施形態によれば、電気配線２９を接続しやすい部位に中継部３７を設置することで、電力遮断装置１９の配置や向きによる制約を受けずに、太く曲げＲが大きくなる電気配線２９を車両前方へ引き出すことができる。もちろん、中継部３７から車両後方へ電気配線を配策し、図示しない他の電気部品に接続するようにしてもよい。
【００３７】
また、第３の実施形態として、図５のように、燃料電池３の側方に中継部４１を配置し、この中継部４１と電力遮断装置１９とをバスバー４３を介して接続し、前記中継部４１から電気配線（高電圧配線）４５を車両後方の車幅方向右側寄りに配置した電気部品（強電部品）４７に配策するようにしてもよい。
【００３８】
このように、電気部品の配置によって、電気配線の配索位置を適宜変更することが可能である。
【００３９】
本発明によれば、電力遮断装置を燃料電池に固定するようにしたので、電力遮断装置の燃料電池への接続をサブアセンブリ時に行えて接続部の品質を確保しやすく、燃料電池と電力遮断装置との相対変位も低減するため、電気接続部の信頼性を向上することができる。また、燃料電池がソフトマウントされる場合でも、電力遮断装置と燃料電池との間の電気接続部に過大な負荷が作用することを防止できる。さらに、電力遮断装置と燃料電池とを等電位化しやすく、漏電による不具合を防止することができる。
【００４０】
燃料電池を車両に設けたシステム搭載部材に搭載し、燃料電池の流体配管接続部側のシステム搭載部材上に、流体配管接続部に流体配管を介して接続する流体系部品を配置することで、流体配管接続部と同じ側の側面に設けた電力遮断装置が、システム搭載部材の外側に突出することがなく、システム搭載部材の外周を極力滑らかにすることができ、車両などスペースの限られた場所への搭載性を向上できる。
【００４１】
燃料電池を車両の床下に搭載し、車両床面に設けたセンタトンネル下の空間近傍に、電力遮断装置を配置するので、信号線に比べて太く曲げＲが大きくなる電力供給用の電気配線を、センタトンネルを利用して前後方向に配索でき、車室内のスペースへ影響を及ぼすことなくモータルームや車両後方へのルートを確保することが可能となり、電気配線の短縮にもつながる。また、電力遮断装置は、車幅方向ほぼ中央のセンタトンネル近傍に配置しているので、車両側面からの衝撃を受けにくくなり、破損などの恐れを軽減することができる。
【００４２】
電力遮断装置と、この電力遮断装置に接続する電気配線との間に設けた中継部は、車両前方や後方など任意の方向に太い電気配線を配索する場合に、電気配線を接続しやい部位に配置することができ、電力遮断装置の配置や向きによらず（電力遮断装置を燃料電池に接続した状態でも）、電力遮断装置からの電気配線を任意の方向に引き出すことができ、電力遮断装置のレイアウト性、接続作業性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる燃料電池システムの配置構造を示す平面図である。
【図２】図１の燃料電池システムに使用する電力遮断装置の燃料電池に対する固定方法を示す説明図である。
【図３】図１の燃料電池システムを車両に搭載した状態を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す、図３に相当する平面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す、図３に相当する平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  サブフレーム（システム搭載部材）
３  燃料電池
５  空気系部品（流体系部品）
７  純水系部品（流体系部品）
９  冷却水系部品（流体系部品）
１１  流体配管接続部
１３  空気配管（流体配管）
１５  純水配管（流体配管）
１７  冷却水配管（流体配管）
１９  電力遮断装置
２５  車両
２７  センタトンネル
２９，４５  電気配線
３７，４１  中継部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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